[0001] Die Erfindung betrifft eine Abdeckkappe für die Radnabe einer Fahrzeugachse, mit
einer Einrichtung zur Erfassung der Nabenumdrehungen, einer außen an der Abdeckkappe
sichtbaren Anzeige, sowie Mitteln zur Umwandlung der erfaßten Nabenumdrehungen in
einen auf der Anzeige dargestellten Wert.
[0002] Eine solche Abdeckkappe für die Radnabe einer Fahrzeugachse ist in ihrer Grundstruktur
aus der DE 297 05 240 U1 bekannt. Die Kappe deckt das offene Ende der Radnabe sowie
das Ende des Achsschenkels der Achse mit der darauf befestigten Achsmutter nach außen
hin ab. Hierzu ist die Abdeckkappe auf einem Bund der Radnabe befestigt, so dass die
Abdeckkappe im Betrieb zusammen mit der wälzgelagerten Radnabe umläuft.
[0003] Bekannt sind derartige Abdeckkappen auch bereits mit zusätzlichen Einrichtungen zur
Erfassung der Nabenumdrehungen, sogenannten Hubodometern. Viele Geräte arbeiten mechanisch
mit einem zentral in der Abdeckkappe gelagerten Gewicht welches, anders als die Abdeckkappe,
seine Winkellage immer beibehält. Aus der Relativbewegung wird mittels eines eingebauten
Getriebes die Anzahl der Umdrehungen abgeleitet, und über einen ebenfalls durch ein
Getriebe realisierten Umrechnungsfaktor wird an der Außenseite der Kappe die Kilometerleistung
angezeigt. Zur Anzeige dient ein mechanisches Zahlenstellwerk, welches daher die aus
der Umdrehungszahl des Rades sowie dessen Radumfang ermittelte Kilometerleistung anzeigt.
Solche mechanischen Hubodometer arbeiten zuverlässig, sie sind jedoch aufgrund der
aufwendigen Mechanik teuer in der Herstellung. Von Nachteil ist auch, dass die Anzeige
der gefahrenen Kilometer nur für einen ganz bestimmten Reifenumfang stimmt. Für einen
anderen Reifenumfang des Fahrzeugrades muss das Zählwerk durch Austausch mechanischer
Komponenten verändert werden.
[0004] Bekannt sind ferner auch elektronisch arbeitende Geräte, so zum Beispiel aus der
US 4,989,222 und der US 4,697,278.
[0005] Der Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, eine preiswert herstellbare Abdeckkappe für Radnaben mit integriertem Kilometerzähler
zu schaffen, bei der die Einstellung auf den maßgeblichen Radumfang auf einfache Weise
vorgenommen werden kann.
[0006] Zur
Lösung dieser Aufgabe ist eine Abdeckkappe für die Radnabe einer Fahrzeugachse mit den eingangs
genannten Merkmalen gekennzeichnet durch
- elektrische, magnetische oder optische Mittel zur Erfassung der Nabenumdrehungen,
bestehend aus einem Geber und einem in der Abdeckkappe angeordneten und mit dieser
umlaufenden Nehmer,
- einer elektronischen Recheneinheit zur Übertragung der mit den Erfassungsmitteln erfassten
Nabenumdrehungen in einen Anzeigewert und
- einer in der Abdeckkappe angeordneten Spannungsversorgung für die Recheneinheit und
die Anzeige.
[0007] Mit einer Ausgestaltung der Abdeckkappe wird vorgeschlagen, außen daran ein Schaltelement
zum vorübergehenden Einschalten der Anzeige anzuordnen. Die elektrische oder elektronisch
arbeitende Anzeige ist daher nicht dauernd in Betrieb, was mit entsprechendem Stromverbrauch
verbunden wäre, sondern sie wird durch Betätigung des Schaltelements nur vorübergehend
aktiviert. Die Begrenzung der Aktivierungszeit der Anzeige erfolgt vorzugsweise über
eine entsprechende Zeitschaltung. Ferner kann, ebenfalls über eine entsprechende Schaltung,
einem Mißbrauch vorgebeugt werden.
[0008] Vorzugsweise wird das Schaltelement durch zwei elektrisch getrennte, jedoch räumlich
nahe beieinander liegende Kontaktelemente an der Außenseite der Abdeckkappe gebildet,
die gemeinsam eine Kontaktbrücke bilden. Zum Abrufen der Anzeige der Kilometerleistung
wird zwischen den nahe beieinander liegenden Kontaktelementen eine elektrische Verbindung
hergestellt, was durch jede beliebige elektrisch leitende Metallbrücke erfolgen kann,
zum Beispiel durch ein Werkzeug, durch einen metallischen Kugelschreiber, etc..
[0009] Die starr und daher frei von irgendwelchen beweglichen Bauteilen gestalteten Kontaktelemente
lassen sich einfach und wirkungsvoll gegen ein Eindringen von Schmutz, Feuchtigkeit,
Salz und anderen schädigenden Einflüssen abdichten. Dies ist bei einer Fahrzeugachse,
welche tagtäglich allen denkbaren Witterungsbedingungen ausgesetzt ist, von großem
Vorteil. Sofern die Kontaktelemente zusätzlich etwas aus dem Gehäuse der Abdeckkappe
vorspringen, vereinfacht dies die Kontaktierung z.B. mittels eines gebogenen Gegenstandes.
[0010] Vorzugsweise umfassen der Geber und der Nehmer induktiv arbeitende Elemente, da diese
zum einen preiswert sind, zum anderen berührungsfrei arbeiten, wodurch die Erfassung
der Nabenumdrehungen auf zuverlässige Art und Weise erfolgt. Anstelle dieser induktiv
arbeitenden Elemente sind natürlich auch kapazitiv arbeitende Elemente oder optische
Elemente (z.B. unter Verwendung von Photodioden) denkbar.
[0011] Mit einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Geber an einem Sicherungselement
befestigt ist, welches eine zentrale Achsmutter der Fahrzeugachse gegen Losdrehen
sichert.
[0012] Des weiteren wird mit einer Ausgestaltung vorgeschlagen, dass die elektronische Recheneinheit
an der Innenseite der Abdeckkappe angeordnet, und in eine Vergussmasse eingebettet
ist. Die Vergussmasse verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in die elektronischen
Elemente, des weiteren werden Manipulationen an der elektronischen Recheneinheit erschwert.
[0013] Von Vorteil ist es, auch die Spannungsversorgung sowie auch den Nehmer zumindest
teilweise in die Vergussmasse einzubetten und auf diese Weise sicher gegenüber Erschütterungen
und Fliehkräften unterzubringen.
[0014] Um die Anzahl der gefahrenen Kilometer auch bei Dunkelheit sicher identifizieren
zu können, ist die Anzeige vorzugsweise eine selbstleuchtende LED-Anzeige.
[0015] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung erläutert,
wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Darin zeigen:
- Figur 1
- einen Schnitt durch das Ende eines Achsschenkels mit einem Radlager einer Nutzfahrzeug-Achse
einschließlich der erfindungsgemäßen Abdeckkappe;
- Figur 2
- eine stirnseitige Draufsicht auf die Abdeckkappe;
- Figur 3
- ein vergrößerter Teilschnitt durch die Stirnwand der Abdeckkappe in der Ebene von
Kontaktelementen;
- Figur 4
- einen Schnitt analog der Fig. 1 bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 5
- eine Seitenansicht eines Batteriefachs in geschlossenem Zustand und
- Figur 6
- eine Draufsicht auf das geöffnete Batteriefach.
[0016] Zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels zeigt Figur 1 das lagerseitige
Ende einer Nutzfahrzeug-Achse und insbesondere der Achse eines gezogenen Fahrzeuganhängers.
Dargestellt sind ein feststehender Achsschenkel 1 am Ende der Achse, mindestens ein
Wälzlager 2, eine auf einem Endgewinde des Achsschenkels 1 festgeschraubte zentraler
Achsmutter 3 mit ihrem Sicherungsbolzen 4, und schließlich die auf dem Wälzlager 2
drehbar gelagerte Achsnabe 5 der Achse. An ihrem äußeren, offenen Ende ist die Radnabe
5 mit einem umlaufenden Bund versehen, auf den mittels einer Schraub- oder Drehverriegelung
eine Abdeckkappe 7 aufgesetzt ist. Die Abdeckkappe 7 kann auf ihrer Außenseite 8 mit
einer Kennzeichnung zum Beispiel des Achsenherstellers versehen sein. Die Abdeckkappe
7 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, zum Beispiel aus Polyamid.
[0017] Die primäre Aufgabe der Abdeckkappe 7 besteht darin, ein Eindringen von Schmutz und
Feuchtigkeit in die Radnabe 5 und insbesondere in deren Wälzlagerung zu vermeiden.
Im vorliegenden Fall dient die Abdeckkappe darüberhinaus der Aufnahme einer Einrichtung
zur Erfassung der Nabenumdrehungen. Bei einem Nutzfahrzeug und insbesondere einem
mehrachsigen Nutzfahrzeug-Anhänger reicht es aus, wenn eine der Abdeckkappen des Fahrzeuges
mit einer solchen Einrichtung versehen ist, welche die bisher absolvierte Kilometerleistung
des Fahrzeuges anzeigt.
[0018] Die Einrichtung setzt sich in erster Linie zusammen aus elektrisch, magnetisch oder
optisch arbeitenden Erfassungsmitteln 10, einer Leiterplatte 11 welche eine elektronische
Steuereinheit mit Mikroprozessor aufnimmt, einer von außen sichtbaren Anzeige 12,
einer Batterie 13 zur Spannungsversorgung sowie zwei Kontaktelementen 14a, 14b. Die
meisten dieser Bauteile sind an der Innenseite der Abdeckkappe 7 angeordnet, und dort
in einer Vergussmasse 15, zum Beispiel aus Kunstharz, dauerhaft eingebettet. Die Vergussmasse
15 verhindert ein Eindringen von Feuchtigkeit in die empfindlichen elektronischen
Bauteile, insbesondere in den Mikroprozessor auf der Leiterplatte 11 sowie ferner
in die ebenfalls in die Vergussmasse eingebettete Batterie 13. Außerdem verhindert
die Einbettung der Bauteile in die Vergussmasse, dass die beim Fahren wirksamen Fliehkräfte
und Erschütterungen die Bauteile schwächen.
[0019] Die Erfassungsmittel 10 bestehen beim Ausführungsbeispiel aus einem mit der Achse
1 feststehenden, induktiv arbeitenden Geber 17 sowie einem in der Abdeckkappe befestigten
und daher mit dieser umlaufenden, induktiven Nehmer 18. Der über eine Signalleitung
mit der Leiterplatte 11 verbundene Induktionsnehmer 18 ist vorzugsweise ein sogenannter
Reedkontakt. Er ist zu seiner Fixierung ebenfalls größtenteils in die Vergussmasse
15 eingebettet, und zwar möglichst nahe der Mantelfläche der Abdeckkappe 7, um dort
gegenüber Fliehkräften abgestützt zu werden.
[0020] Der Induktionsgeber 17 ist in einfacher und preisgünstiger Weise an dem Befestigungsdraht
jenes Sicherungsbolzens 4 befestigt, welcher die zentrale Achsmutter 3 gegen Losdrehen
sichert. Der Befestigungsdraht kann mit einer Aufweitsperre versehen sein. Der Induktionsgeber
17 benötigt keine eigene Spannungsversorgung, es eignet sich zum Beispiel ein Permanentmagnet.
Diesem liegt bei jeder Umdrehung mit einem geringen Spalt F der Induktionsnehmer 18
gegenüber, so dass bei jeder Umdrehung eine Signalabgabe an den Induktionsnehmer 18
erfolgt. Die Verarbeitung dieses elektrischen Signals erfolgt durch die elektronische
Recheneinheit 11 der Leiterplatte. In dem Datenspeicher der elektronischen Recheneinheit
11 ist zu diesem Zweck der Reifenumfang des jeweiligen Fahrzeugrades abgespeichert.
Aus der Zahl der von dem Induktionsnehmer 18 erfassten Impulse sowie dem im Datenspeicher
abgelegten Reifenumfang ermittelt der Mikroprozessor der elektronischen Recheneinheit
die Summe der gefahrenen Kilometer. Diese werden digital auf der in einer Öffnung
der Abdeckkappe 7 angeordneten LED-Anzeige 12 angezeigt.
[0021] Zur Aktivierung der LED-Anzeige 12 sowie verschiedener weiterer Funktionen dienen
die beiden außenliegenden, gemeinsam eine Brücke bildenden Kontaktelemente 14a, 14b.
Werden diese mittels eines metallischen Gegenstandes überbrückt, führt dies zu einem
Aktivierungssignal, welches die LED-Anzeige 12 für eine Anzeigedauer von z. B. zehn
Sekunden einschaltet. Implementiert in der Steuereinheit ist eine Zeitschaltung, welche
zunächst zu Kontrollzwecken kurz den fest eingestellten Reifen-Abrollumfang anzeigt,
und erst anschließend für ein längeres Zeitintervall die Laufleistung in Kilometern.
[0022] Die Kontaktelemente 14a, 14b lassen sich im Vergleich z.B. zu einer Drucktaste sehr
einfach und wirkungsvoll gegenüber der Abdeckkappe 7 abdichten. Außerdem stellt die
Aktivierung der Anzeige über die Kontaktelemente 14a, 14b den besten Kompromiss aus
Alltagstauglichkeit und Vermeidung von Missbrauch dar. Denn die Abfrage der Kilometerleistung
ist häufig bei Wartungsarbeiten an der Fahrzeugachse erforderlich. Dann ist jedoch
regelmäßig ein metallisches Werkzeug griffbereit, mit dem sich die aus den elektrischen
Kontaktelementen 14a, 14b gebildete Kontaktbrücke schließen lässt.
[0023] Gemäß Fig. 3 springen die Kontaktelemente 14a,14b etwas aus der Stirnwand der Abdeckkappe
7 vor, so dass sich zwischen ihnen ein Freiraum 14c befindet. Auf diese Weise ist
eine sichere Kontaktierung auch unter Verwendung eines gebogenen Gegenstandes möglich,
hier eines Löffels. Eine Aktivierung durch Kontaktierung ist andererseits nicht so
einfach, dass jedermann und zum Beispiel an dem Fahrzeug vorbeigehende Passanten versucht
wären, die Anzeige einzuschalten. Hierzu trägt auch bei, dass die Bestimmung der beiden
knopfförmigen Kontaktelemente 14a,14b für Nichtfachleute jedenfalls nicht offensichtlich
ist. Außerdem ist softwareseitig im Mikroprozessor implementiert, dass die Anzeige
12 bei mehrmaliger und vorzugsweise zehnmaliger Betätigung dieser Kontaktbrücke, ohne
dass zwischenzeitlich der Nehmer 18 einen Impuls abgibt, abschaltet. Sie läßt sich
dann erst wieder Aktivieren, nachdem der Nehmer 18 zumindest einen Drehimpuls erfasst
hat, d.h. das Fahrzeug bewegt wurde.
[0024] Ebenfalls implementiert ist eine Schaltung für den Fall, dass es im Winterfahrbetrieb
durch Salzwasser bzw. Salzsprühnebel zu einer ungewollten Dauerüberbrückung der Kontakte
14a,14b kommt. Denn stellt die Steuereinheit dort über einen sehr kurzen Zeitraum
eine Vielzahl von Kontaktüberbrückungen fest, und liefert der Reedkontakt 18 in diesem
Zeitraum regelmäßige Signale, so schaltet die Steuereinheit die Anzeige 12 ab. Sie
wird erst wieder in den Normalmodus zurückgestellt, wenn das Fahrzeug steht. Dies
wird systemintern dann angenommen, wenn der Reedkontakt 18 z.B. dreißig Sekunden lang
keinen Impuls erfährt.
[0025] In dem Datenspeicher implementiert oder auch zusätzlich ist ein Sicherungsspeicher
vorgesehen. Dieser sichert in vorgegebenen Laufleistungsabschnitten, z.B. nach jeweils
zehn Kilometern, alle relevanten Daten.
[0026] In besonders einfacher Weise ist es möglich, das Gerät auf den Abrollumfang des verwendeten
Reifens einzustellen. Die hierbei verwendeten Einstellelemente sind der innen in der
Abdeckkappe angeordnete Reedkontakt 18 sowie die aus den Kontaktelementen 14a, 14b
gebildete Kontaktbrücke. Zur Programmierung des Abrollumfangs wird zum Beispiel wie
folgt vorgegangen:
[0027] Herstellerseitig vorgesehen ist eine Grundprogrammierung, welche dem in der Praxis
am meisten verbreiteten Abrollumfang von Nutzfahrzeugreifen entspricht. Denn ca. 80
% der über die Straßen der Bundesrepublik Deutschland fahrenden LKW-Schwerlastanhänger
weisen Reifen mit demselben Abrollumfang auf. Dieser Abrollumfang ist daher herstellerseitig
vorprogrammiert. Zur Programmierung auf einen anderen Abrollumfang wird bei abgenommener
Abdeckkappe 7 zunächst der Reedkontakt 18 aktiviert. Sodann wird durch entsprechendes
mehrfaches Schließen der vorderseitigen Kontaktbrücke der auf der Anzeige 12 angezeigte
Wert Ziffer für Ziffer solange geändert, bis dort der richtige Abrollumfang erscheint.
Jede einzelne und die abschließende Bestätigung erfolgt wiederum durch Aktivierung
des Reedkontaktes 18. Um hierbei Irrtümer auszuschließen, muss zum Beispiel eine mehrfache
hintereinander folgende Betätigung des Reedkontaktes 18 vorgenommen werden, erst dann
akzeptiert das System den zuletzt eingestellten Gesamtwert, der dann auch endgültig
ist und nicht mehr verändert werden kann.
[0028] Die Figuren 4 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel. Die der Spannungsversorgung
dienende Batterie 13a befindet sich hierbei in einem von innen her zugänglichen Batteriefach
21. Das Batteriefach 21 ist zu einem großen Teil in die Vergussmasse 15 der Tiefe
T eingebettet, nur der Deckel 22 des Batteriefachs liegt frei und ist auf diese Weise
zum Batterieaustausch zu öffnen.
[0029] Die Figur 6 zeigt einen Blick in das geöffnete Batteriefach 21 mit der darin eingesetzten
Batterie 13a, ihren fest mit der Batterie verbundenen zwei Anschlußdrähten 25, einem
Verbindungsstecker 26 für die Verbindung 27 zur Leiterplatte 11 sowie einer Trennwand
28. Hinter dieser Trennwand 28 ist nur knapp Platz für den Verbindungsstecker 26,
so dass dieser bei Erschütterungen einen festen Sitz beibehält. Auch die Batterie
13a selbst ist wegen ihrer Kontaktierung über eigene Anschlußdrähte 25 gut gegen erschütterungsbedingte
Kontaktprobleme geschützt.
[0030] Bei allen gezeigten Ausführungsformen beträgt die Batteriespannung vorzugsweise 3
Volt. Fällt durch Teilentladung die Spannung unter einen Grenzwert von z.B. 1,9 Volt,
was mittels einer implementierten Spannungserfassungs-Einheit festgestellt wird, so
schaltet die Steuereinheit die Anzeige 12 auf Dauerbetrieb oder auf einen Blinkmodus.
Um Strom zu sparen, erfolgt vorzugsweise nur eine kleine Anzeige, z.B. durch einen
kleinen LED-Punkt.
Bezugszeichenliste
[0031]
- 1
- Achsschenkel
- 2
- Wälzlager
- 3
- Achsmutter
- 4
- Sicherungsbolzen
- 5
- Radnabe
- 7
- Abdeckkappe
- 8
- Außenseite
- 10
- Erfassungsmittel
- 11
- elektronische Recheneinheit, Leiterplatte
- 12
- Anzeige
- 13
- Spannungsversorgung, Batterie
- 13a
- Spannungsversorgung, Batterie
- 14a
- Kontaktelement
- 14b
- Kontaktelement
- 14c
- Freiraum
- 15
- Vergussmasse
- 17
- Geber
- 18
- Nehmer, Reedkontakt
- 21
- Batteriefach
- 22
- Deckel
- 25
- Anschlußdraht
- 26
- Verbindungsstecker
- 27
- Verbindung
- 28
- Trennwand
- S
- Spalt
- T
- Tiefe der Vergussmasse
1. Abdeckkappe für die Radnabe einer Fahrzeugachse, mit einer Einrichtung zur Erfassung
der Nabenumdrehungen, einer außen an der Abdeckkappe sichtbaren Anzeige (12), sowie
Mitteln zur Umwandlung der erfassten Nabenumdrehungen in einen auf der Anzeige (12)
dargestellten Wert,
gekennzeichnet durch
- elektrische, magnetische oder optische Mittel (10) zur Erfassung der Nabenumdrehungen,
bestehend aus einem Geber (17) und einem in der Abdeckkappe angeordneten und mit dieser
umlaufenden Nehmer (18),
- einer elektronischen Recheneinheit (11) zur Übertragung der mit den Erfassungsmitteln
(10) erfassten Nabenumdrehungen in einen Anzeigewert und
- einer in der Abdeckkappe angeordneten Spannungsversorgung (13) für die Recheneinheit
(11) und die Anzeige (12).
2. Abdeckkappe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein außen daran angeordnetes Schaltelement zum zumindest vorübergehenden
Einschalten der Anzeige (12).
3. Abdeckkappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement durch zwei elektrisch getrennte, jedoch räumlich nahe beieinander
liegende Kontaktelemente (14a, 14b) an der Außenseite der Abdeckkappe gebildet wird,
die gemeinsam eine Kontaktbrücke bilden.
4. Abdeckkappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktelemente (14a,14b) als Vorsprünge gestaltet sind, zwischen denen
sich ein Freiraum (14c) befindet.
5. Abdeckkappe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zeitschaltung, welche die eingeschaltete Anzeige (12) nach einem vorgegebenen
Zeitintervall abschaltet.
6. Abdeckkappe nach Anspruch 2 oder Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Schaltung welche die Anzeige (12) abschaltet, sobald die Kontaktierungen des
Schaltelements eine intern vorgegebene Maximalzahl erreichen, ohne dass die Erfassungsmittel
(10) eine Nabendrehung erfassen.
7. Abdeckkappe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch Eingabemittel für den maßgeblichen Reifen-Abrollumfang, wobei die Eingabemittel der
Nehmer (18) und die Kontaktelemente (14a,14b) sind.
8. Abdeckkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (17) und der Nehmer (18) induktiv arbeitende Elemente umfassen.
9. Abdeckkappe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (17) an einem Sicherungselement (4) befestigt ist, welches eine zentrale
Achsmutter (3) der Fahrzeugachse gegen Losdrehen sichert.
10. Abdeckkappe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Recheneinheit (11) an der Innenseite der Abdeckkappe angeordnet,
und in eine Vergussmasse (15) eingebettet ist.
11. Abdeckkappe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Spannungsversorgung (13) in die Vergussmasse (15) eingebettet ist.
12. Abdeckkappe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch einen Deckel (22) verschließbares Batteriefach (21) derart in die Vergußmasse
(15) eingebettet ist, dass sich der Deckel (22) im Inneren der Abdeckkappe aber außerhalb
der Vergußmasse (15) befindet.
13. Abdeckkappe nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Nehmer (18) zumindest teilweise in die Vergussmasse (15) eingebettet ist.
14. Abdeckkappe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (12) eine selbstleuchtende LED-Anzeige ist.